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Geneigte, geschlossene Leitung zum Sortieren eines Gemenges feinkörniger Materialien
In der franz. Patentschrift Nr. 1. 138. 474 vom 25. November 1955 ist eine Vorrichtung zum Trennen von zwei oder mehreren Materialien verschiedener Dichte beschrieben worden, worin das Gemenge der zu behandelnden Materialien in einen Flüssigkeitsstrom eingeführt wird, der eine geneigte Leitung durch- fliesst, auf deren Grund sich mindestens eine stillstehende Düne bildet.
In dieser Patentschrift ist genau angegeben, dass das Sortieren in Dünen nur mit Körnern möglich ist, deren Durchmesser über einer gewissen Grenze liegt und dass diese Grenze bei einem Material von der
Dichte 2,65 in Wasser bei rund 0,3-0, 4 mm ist.
Unterhalb diesem Grenzdurchmesser ist die Vorrichtung nach der erwähnten Patentschrift für den
Faktor der Dichte der Körner nicht mehr empfindlich und gestattet es daher nicht, mit diesem deren Sor- tierung vorzunehmen.
Im übrigen haben Versuche gezeigt, dass die grösste zulässige Förderungskonzentration in der Sortier- leitung ungefähr 50 g pro Liter beträgt ; über dieser Grenze erfolgt das Sortieren nicht mehr richtig.
Von der Patentinhaberin angestellte Versuche zeigen nun, dass das Sortieren von Körnern mit klei- nerem Durchmesser als diese Grenze nach Dichte oder Korngrösse in einem geneigten Sortierrohr erfolgen kann, wenn solche Bedingungen eingehalten werden, dass die Reynolds'sche Strömungszahl auf einen
Wert in der Nähe jenes Wertes beschränkt bleibt, der einer laminaren Strömung entspricht, und wenn man im unteren Teil und auf dem Boden des Rohres eine den Querschnitt des Rohrs verengende Schwelle vorsieht. Die Trennung der Körner nach ihrer scheinbaren Dichte oder ihrem scheinbaren Gewicht erfolgt dann auf der ganzen Länge des Rohres ohne Ausbildung einer Sortierungsdüne.
In Anbetracht der Grössenordnung der Strömungsgeschwindigkeit der Sortierflüssigkeit, die zwischen der Grenzgeschwindigkeit für das Mitschleppen des schwersten Gemengebestandteils und jener für den leichtesten Bestandteil liegen muss, führen diese Bedingungen praktisch zu einer Leitung von sehr geringer Höhe, wobei die Reynolds'sche Zahl eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit und des hydrauli- schen Radius des Leitungsquerschnittes ist.
Die von der Patentinhaberin angestellten Versuche haben ergeben, dass für Wasser die Bedingungen, dass die Reynolds'sche Zahl in der Nähe jener liegt, die einer laminaren Strömung entspricht, praktisch erfüllt wurden, wenn man sich auf eine Leitung beschränkte, deren Höhe kleiner als 20 mm war.
Unter diesen Bedingungen ist die Erfindung eine geneigte, geschlossene Leitung, die von einer aufsteigenden Flüssigkeitsströmung durchflossen ist, um feste Produkte, die in die Strömung in der Leitung eingeführt werden, nach Dichte und/oder Korngrösse zu sortieren, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Leitung für das Sortieren feiner Produkte, die eine Korngrösse unterhalb 0,5 mm haben, einen abgeflachten Querschnitt mit einer Höhe von weniger als 25 mm hat, der eine im wesentlichen laminare Strömung ermöglicht, dass der Boden der Leitung an seinem stromaufwärts gelegenen Teil mit einer Schwelle versehen ist und in Strömungsrichtung vor und nahe dieser sich ein Auslass für das über die Schwelle gleitende aussortierte Produkt befindet,
und dass das stromabwärtige Ende der Leitung mit einer Durchflussblende abgeschlossen ist.
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gleich grossen Mengen für jede zu bewirken.
Gemäss der Erfindung erfolgt die Materialzuführung z. B. in jede Sortierleitung an einer zwischen ihren beiden Enden gelegenen Stelle mittels einer Öffnung, die in einer ihrer Seitenwände angeordnet ist.
Das Einführen des zu sortierenden Materials in ungefähr gleichen Mengen in jedes Zuführungsrohr und damit in jede Sortierleitung wird mittels einer Verteilvorrichtung bewirkt, die stromaufwärts von der Gruppe der erwähnten Zuführungsrohre angeordnet ist. Diese Vorrichtung kann z. B. aus einem rotie- renden Verteiler bestehen, der aufeinanderfolgend in jedes Zuführungsrohr eine gleiche Menge zu sor- tierenden Materials einführt. Diese Anordnung erlaubt trotz unterbrochener Zuführung einen guten Lauf in jeder Sortierleitung, wenn die in jedem so eingeführten Paket enthaltene Materialmenge ungefähr ein
Zehntel der in den Sortierleitungen enthaltenen Menge nicht übersteigt. Die Gesamtheit dieser Massnah- men ermöglicht die Ausführung einer industriellen Anlage, die mit einem Minimum an Überwachung und Regelung zufriedenstellend arbeitet.
Die Merkmale der Vorrichtung gemäss der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die als Beispiel für eine Ausführungsform einer Sortierleitung und einer Anlage mit industrieller Lei- stungsfähigkeit gegeben wird, welche Einrichtungen dazu bestimmt sind, mit Wasser als Sortierflüssig- keit die Bestandteile zweier Materialien von verschiedener Dichte zu trennen, deren Körner einen klei- neren Durchmesser als 0,4 mm haben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
In diesen ist
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Sortierleitung gemäss der Erfindung, wobei der Oberteil der
Leitung im Interesse der Klarheit teilweise abgehoben ist, Fig. 2 eine Seitenansicht des unteren Teiles der Leitung nach Fig. 1, wobei eine Seitenwand dieses Teiles der Leitung entfernt ist, um ihren Auf- bau deutlicher zu zeigen, und Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Teil der Leitung, wobei die obere Wand dieses Teiles abgehoben ist. Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer industriellen Sortieranlage gemäss der Erfindung und Fig. 5 eine seitliche Detailansicht der Anordnung mehrerer Gruppen von Sortierleitungen in einer Anlage von der in Fig. 4 gezeigten Art.
Die in den Fig. 1-3 dargestellte Sortierleitung ist mit 1 bezeichnet und besteht aus zwei seitlichen Längswänden 2 und 2', die eine Höhe von etwa 20 mm haben, einem ebenen längsverlaufenden Boden 3 von etwa 200 mm Breite und aus einer ebenen Oberwand 3' (Fig. 2), die im wesentlichen die gleichen
Abmessungen wie der Boden 3 hat. Die Wände 2, 2', 3 und 3'bestimmen eine Leitung von rechteckiger Form, die im Vergleich zu ihrer Höhe sehr breit ist und im dargestellten Beispiel eine Länge von ungefähr der 8fachen Breite aufweist.
Der rechteckige innere Querschnitt, der von diesen Wänden bestimmt ist, hat zwei schmale Seiten von weniger als 20 mm und eine Decke und einen Boden von je etwa 200 mm. Die Leitung ist so eingebaut, dass sie unter einem Winkel A von 600 gegen die Waagrechte geneigt ist, wobei der Boden 3 der Leitung auf seiner ganzen Länge den gleichen Winkel gegen die Waagrechte aufweist. Das zu sortierende Rohmaterial, das aus Teilchen von weniger als 0, 4 mm Durchmesser besteht, wird in die Leitung durch ein Rohr 4 eingeführt, wie durch den Pfeil f in Fig. 1 angedeutet ist. Die Leitung 4 ist mit der Seitenwand 2 einer Sortierleitung an einer bestimmten Stelle zwischen den beiden Enden der Sortierleitung verbunden. Die Zufuhrmenge der Rohprodukte wird so geregelt, dass eine Förderungskonzentration von 200 g pro Liter entsteht.
Das Sortierwasser wird am unteren Ende der Sortierleitung eingeführt, wie durch den Pfeil f1 angedeutet ist, und strömt nach oben gegen das obere Ende dieser Leitung, wo es gleichzeitig mit den leichtesten Teilchen durch mehrere Löcher 6 entleert wird, die in einer oberen Querwand 5 angebracht sind.
Das abfliessende Wasser mit den leichten Teilchen durchläuft einen sich verengenden Teil 22 und tritt in ein Rohr 24, wie durch die Pfeile f, angezeigt ist. Das Rohr 24 liefert das ausfliessende Gemisch in eine geeignete Vorrichtung zum Trennen der leichten Teilchen vom Wasser, beispielsweise einen Klärbehälter (vgl. im besonderen den Behälter 25 in Fig. 4), von wo die leichten Teilchen durch Dekantation abgezogen werden.
Die Fig. 4 zeigt ferner die Massnahmen, die erforderlich sind, um dem Wasser, das die Sortierleitung durchfliesst, eine bestimmte Geschwindigkeit zu erteilen, die zwischen den Grenzgeschwindigkeiten für das Mitschleppen der schwersten und der leichtesten Teilchen des Rohmaterials liegt.
Die obere Querwand 5 hat den Zweck, einen Druckabfall zu schaffen, der gross genug ist, um die Druckabfälle im Inneren der Sortierleitung verhältnismässig vernachlässigbar zu machen, was die konstante Ausströmung sichert, die erforderlich ist, wenn die Leitung Teil einer Gruppe von Leitungen ist, die miteinander die gewünschte Sortierleistung ergeben.
Eine Schwelle 7 ist am Boden 3 der Leitung l in geringem Abstand vom unteren Ende dieser Lei-
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tung befestigt. Wie besonders aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, hat die Schwelle 7 keilförmigen Quer- schnitt und ist am strom abwärtigen Ende 12 gegen den Boden der Leitung hin abgerundet, von wo an sie in
Richtung stromaufwärts allmählich an Dicke abnimmt, so dass sie gegenüber der Strömung der Flüssigkeit eine geneigte Oberseite zeigt. Die geneigte Oberseite der Schwelle hat gewellte Gestalt, wodurch mehl rere Längsrinnen 8 gebildet werden.
Die Rinnen 8 ergeben eine gleichmässige Fortbewegung der abgela- gerten Teilchen, die sich gegen das abgerundete stromabwärtige Ende 12 der Schwelle ansammeln, und erlauben so eine Verteilung der festen Materialien über die ganze Breite der Leitung 1.
Am stromaufwärtigen Ende der Leitung 1 ist eine Kammer 10 angeordnet, die zwischen dem Boden 3 der Leitung und einer Längsscheidewand 13 gebildet ist, die parallel zu diesem Boden und in einem Ab- stand von diesem gleich etwa einem Drittel der Höhe der Leitung verläuft. Die Kammer 10 ist durch eine schräge Wand 9 unterteilt, die sich von der Seitenwand 2'in der Nähe der Abschlusswand 21 der Kammer diagonal in die Leitung stromabwärts bis zur Seitenwand 2 am stromabwärtigen Ende der Kammer angrenzend an die Schwelle 7 erstreckt, Der Bereich der Kammer 10, der durch den Boden 3, die
Wand 2', die Scheidewand 13 und die schräge Wand 3 begrenzt ist, lenkt die schweren Teilchen, die aus den stromaufwärtigen Enden der Rinnen 8 austreten, in einen Auslass 11,
der an die Wand 2' hinter dem stromaufwärtigen Ende der Leitung angeschlossen ist, wie durch die Pfeile fg in den Fig. 1-3 angedeutet ist.
Das Sortierwasser wird in die Leitung 1 über der Kammer 10 eingeführt und fliesst oberhalb dieser Kammer und über die Schwelle 7, um in den Sortierraum der Leitung einzutreten, der zwischen dieser Schwelle und der oberen Querwand 5 liegt. Die in die Strömung in diesem Sortierraum aus dem Rohr 4 entleerten Teilchen treten unmittelbar in Suspension und bilden eine expandierte Masse, die sich über die ganze Länge der Leitung ausbreitet und ständig aufgerührt wird. Infolge der ständigen Bewegung der Teilchen folgen die leichtesten von ihnen der aufsteigenden Strömung und werden mit dem Wasser durch die Öffnungen 6 der oberen Querwand 5 entleert, während die schwersten Teilchen im Gegenstrom auf den Boden fallen und gegen das stromaufwärtige Ende der Leitung sinken.
Einige der schweren Teilchen bewegen sich längs des Bodens 3 und andere schwere Teilchen bewegen sich im Gegenstrom im Strom selbst. Die Gesamtheit der expandierten Masse erstreckt sich praktisch vom stromabwärtigen Ende 12 der Schwelle 7 bis zur oberen Querwand 5.
Die schweren Teilchen sammeln sich gegen das stromabwärtige Ende 12 der Schwelle 7 und bewegen sich dann längs der Rinnen 8, weiter in den keilförmigen Teil der Kammer 10, der sie gegen das Auslassrohr 11 lenkt (Pfeile fg).
In der Fig. 4 ist eine industrielle Anlage zum Sortieren eines Gemenges von kieseligem Sand mit einer Dichte von 2,65 und Titanerz mit einer mittleren Dichte von 4,2 dargestellt, wobei die Körner einen Durchmesser zwischen 0, 1 und 0,4 mm haben.
Die Sortiervorrichtung besteht aus fünf übereinanderliegenden Leitungen 1, die eine feste Gruppe G bilden. Jede Leitung der Gruppe hat eine Bauart, die im wesentlichen analog jener der Leitung 1 der Fig. 1-3 ist, und wirkt auf die gleiche Weise. Die Zuführungsrohre 4 für Rohmaterialien, die Endwand 5 mit ihren Öffnungen 6, die Schwellen 7, die schrägen Scheidewände 9 und die Auslassrohre 11 der Leitungen in Fig. 4 sind mit den gleichen Zeichen wie in den Fig. 1-3 bezeichnet. Jede Leitung 1 der Gruppe hat solche Abmessungen, dass sie eine innere Höhe von 16 mm und eine innere Breite von 200 mm hat.
Mit solchen Leitungen und einer Strömungsgeschwindigkeit des Wassers von 15 cm pro Sekunde und einer Förderungskonzentration des Materials von 200 g pro Liter ergibt die Sortieranlage eine Leistung von l, 7 Tonnen pro Stunde,
Die Zuführungsrohre 4, die in gleicher Höhe an jeder Seitenwand der Leitungen angeschlossen sind, erstrecken sich parallel senkrecht nach oben und sind an ihrem oberen Ende mit dem Austrittsende eines Verteilertrichters 17 verbunden. Über diesem Trichter 17 ist ein konkaves Sieb 15 vorgesehen, das eine Maschenweite von 0, 4 mm hat. Die Rohmaterialien werden gleichzeitig mit Wasser aus einem Vorrats-
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materials, der durch das Sieb 15 geht, fällt in den Trichter 17, wie die Pfeile f anzeigen ; von dort werden die Materialien in die fünf Zuführungsrohre 4 eingelassen.
Die in die Zuführungsrohre 4 eintretenden Materialien enthalten so auch Wasser, aber sie könnten in bestimmten Fällen auf trockenem Wege zugeführt werden. Der Teil des Rohmaterials, der vom Sieb 15 zurückgehalten wird (Teilchengrö- sse über 0,4 mm), wird in ein Austrittsrohr 16 entleert.
Das Sortierwasser wird von einem Behälter 31 geliefert, der selbsttätig durch irgendeine Vorrichtung mit Hahn und Schwimmer auf einem konstanten Niveau N gehalten werden kann. Das Wasser fliesst vom Behälter 31 durch ein Zuleitungsrohr 20 und in ein Verbindungsstück 23, welches das vom Rohr 20 kom-
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